CN102251072B - 电炉炼钢脱磷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电炉炼钢脱磷方法，属于钢铁冶金领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种成本较低的电炉炼钢脱磷方法。本发明电炉炼钢脱磷方法，包括排渣步骤，排渣时的钢水温度为1560℃以上。本发明炼钢脱磷方法相比现有的脱磷方法，不需要加入脱磷剂强化脱磷，只需要一次排渣，且渣量可以减少30％以上，冶炼周期缩短5％以上，大幅降低了炼钢脱磷成本。本发明为钢水脱磷提供了一种新的方法，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电炉炼钢脱磷方法，属于钢铁冶金领域。
背景技术
近年来，用户对纯净钢的需求量越来越大。而降低钢中的杂质元素如磷、硫等是炼钢工艺研究的主要内容。磷容易在晶界偏析，引起钢的低温脆性和回火脆性。因此，高级优质管线钢、低温钢等对钢中磷含量的要求越来越严格，对钢中w(p)要求小于0.010％，甚至小于0.005％。
目前，超高功率电弧炉生产为了提高产品的质量，原料中采用一部分铁水或生铁代替废钢熔炼，而生铁、铁水(无铁水预处理装置)磷含量较高，这样电炉脱磷的负担将加重，常规炼钢工艺难以实现快速脱磷的目的。目前超高功率电弧炉脱磷的方法有三种，一是电弧炉熔化后期，利用熔池温度低，有利于脱磷的特点，快速的除去70％以上的初渣，另加石灰造渣。这种方法熔池温度低，熔渣流动性差，没有充分发挥初期熔渣的脱磷作用，就将初期熔渣除去了，而且将增加电能和石灰的消耗，成本较高。二是电弧炉熔化后期，加入一定量的脱磷剂强化脱磷。这种方法(如《炼钢》2006年第22卷第6期，P15～17)采用熔氧结合技术，熔化后期利用低温脱磷，待熔池温度达1570℃左右，再加入脱磷剂强化脱磷。但其缺点是要单独购买脱磷剂，管理难度加大。三是电炉熔炼时采用多次排渣的方法脱磷。中国专利“一种电炉排渣脱磷方法”(申请号200910063364.3)采用四次排渣的方法，每次排渣后需补加一定量的石灰造渣脱磷。虽然实现了低磷钢的生产，但多次排渣和加石灰造渣，不仅要消耗大量的电能和石灰，而且将导致电炉的冶炼时间延长，生产效率降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低的电炉炼钢脱磷方法。
本发明电炉炼钢脱磷方法，包括排渣步骤，排渣时的钢水温度为1560℃以上(排渣时的钢水温度优选为1560～1600℃)。
进一步的，为了使脱磷效果更好，本发明电炉炼钢脱磷方法，在钢水温度为1560～1600℃范围内排出55～75wt％的熔渣，其余熔渣与下一炉的金属炉料一起进行冶炼。
其中，为了使生产成本更低，脱磷效果更好，本发明电炉炼钢脱磷方法优选如下步骤：
a、配料：电炉中加入金属炉料，每吨金属炉料加入石灰17～24kg；其中，所述的金属炉料为废钢铁料或废钢铁料与铁水的混合物，所述的废钢铁料为废钢与生铁的混合料；
b、熔化：通电，使金属炉料熔化，当金属炉料熔化50～60％时，再次加入石灰，每吨金属炉料加入石灰21～24kg；
c、升温：继续通电加热，当钢水温度达到1500℃时，向熔池供氧直到钢水温度达到1560℃(一般供氧8～10分钟，钢水温度即达到1560℃)，供氧的氧气压力1.2～1.4Mpa，供氧强度为每吨钢水每分钟供氧0.7～0.9m3；
d、排渣：当钢水温度达到1560℃时，调节供氧氧气压力为1.3～1.5Mpa，供氧强度为每吨钢水每分钟供氧0.9～1.1m3，并在钢水温度1560～1600℃范围内，排出55～75wt％的熔渣；
e、出钢：当钢水温度达到1620～1660℃时(从d步骤调节供氧压力强化供氧到钢水温度达到1620～1660℃一般需要10～12分钟)，结束供氧，并进行留钢留渣出钢操作(即把本炉的一部分钢水和熔渣留给下一炉，以便实现无渣出钢)，得到[P]≤0.005％的钢水。
其中，上述a步骤中所述的金属炉料为废钢铁料与铁水的混合物时，废钢铁料中的生铁用量为金属炉料总重量的5～15wt％，铁水的兑入量为金属炉料总重量的20～30％。
其中，上述a步骤所述的金属炉料为废钢铁料时，废钢铁料中的生铁用量为金属炉料总重量的30～40wt％。
其中，上述e步骤出钢量优选为总熔炼钢水量的80～85wt％，剩余钢水和熔渣与下一炉的金属炉料一起进行冶炼。
本发明炼钢脱磷方法相比现有的脱磷方法，不需要加入脱磷剂强化脱磷，只需要一次排渣，且渣量可以减少30％以上，冶炼周期缩短5％以上，大幅度降低了炼钢脱磷的成本。本发明为钢水脱磷提供了一种新的方法，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
本发明电炉炼钢脱磷方法，包括排渣步骤，排渣时的钢水温度为1560℃以上(排渣时的钢水温度优选为1560～1600℃。)。
为了使脱磷效果更好，本发明电炉炼钢脱磷方法，在钢水温度为1560～1600℃范围内排出55～75wt％的熔渣，其余熔渣与下一炉的金属炉料一起进行冶炼。
其中，为了使生产成本更低，脱磷效果更好，本发明电炉炼钢脱磷方法优选如下步骤：
a、配料：电炉中加入金属炉料，每吨金属炉料加入石灰17～24kg；其中，所述的金属炉料为废钢铁料或废钢铁料与铁水的混合物，所述的废钢铁料为废钢与生铁的混合料；
b、熔化：通电，使金属炉料熔化，当金属炉料熔化50～60％时，再次加入石灰，每吨金属炉料加入石灰21～24kg；
c、升温：继续通电加热，当钢水温度达到1500℃时，向熔池供氧直到钢水温度达到1560℃(一般供氧8～10分钟，钢水温度即达到1560℃)，供氧的氧气压力1.2～1.4Mpa，供强速度为每吨钢水每分钟供氧0.7～0.9m3；
d、排渣：当钢水温度达到1560℃时，调节供氧氧气压力为1.3～1.5Mpa，供氧强度为每吨钢水每分钟供氧0.9～1.1m3，并在钢水温度1560～1600℃范围内，排出55～75wt％的熔渣；
e、出钢：当钢水温度达到1620～1660℃时(从d步骤调节供氧压力强化供氧到钢水温度达到1620～1660℃一般需要10～12分钟)，结束供氧，并进行留钢留渣出钢操作(即把本炉的一部分钢水和熔渣留给下一炉，以便实现无渣出钢)，得到[P]≤0.005％的钢水。
其中，上述a步骤中所述的金属炉料为废钢铁料与铁水的混合物时，废钢铁料中的生铁用量为金属炉料总重量的5～15wt％，铁水的兑入量为金属炉料总重量的20～30％。配料时兑入铁水可以充分利用铁水的热量，降低能耗，节约生产成本。
其中，上述a步骤所述的金属炉料为废钢铁料时，废钢铁料中的生铁用量为金属炉料总重量的30～40wt％。
其中，上述e步骤出钢量优选为总熔炼钢水量的80～85wt％，剩余钢水和熔渣与下一炉的金属炉料一起进行冶炼。
本发明电炉炼钢脱磷方法主要是从动力学方面考虑，提高排渣温度，达到快速高效脱磷的目的。现有电炉炼钢的生产低磷钢水的方法是“先排渣，后加石灰脱磷”。即在钢水温度较低(一般为1500℃左右)，排出70％以上的初期脱磷渣，再多次加石灰造渣，然后再排渣，以得到低磷钢水。从热力学的角度来说，低温条件下有利于脱磷，但在低温条件下，冶金反应速度慢、石灰熔解慢、熔渣流动性差，对熔渣的脱磷效果大打折扣，同时，熔渣在炉内停留的时间很短，没有充分脱磷就排出了。本发明的电炉炼钢脱磷方法则恰恰相反，是“先加石灰，后排渣脱磷”。即在熔化期分两批加入石灰，待钢水温度达1560℃以上时，再排出充分脱磷的熔渣。具体地说，就是通过上一炉留钢留渣操作后渣中的高FeO含量以及氧燃烧嘴助熔形成的FeO，与前期加入的石灰形成熔渣而脱磷。同时熔化后期补加的石灰使局部熔渣的流动性变差，使熔渣在炉内停留的时间变长。而熔化后期补加的石灰随钢水温度的升高不断地熔解补偿熔渣碱度而参与脱磷。当钢水温度1560℃以上时，所加入的石灰已充分熔解，形成了流动性良好的熔渣，冶金反应的动力学条件大为改善，脱磷反应速度加快，熔渣已充分脱磷后，再连续流出大部分脱磷熔渣。但当熔池温度1600℃以上时，由于脱磷反应是强放热反应，脱磷反应的热力学条件变差，熔渣脱磷效果变差。因此，应在熔池温度1560～1600℃排出55～75％的熔渣，从而实现低磷钢水([P]≤0.005％)的生产。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1采用本发明方法生产脱磷钢水
70吨高阻抗超高功率电弧炉采用本发明方法生产30CrMo(高压气瓶管用钢)，其工艺步骤：
a、偏心底留钢留渣(偏心底留钢留渣是出钢口不在炉底中心部位，而是偏离炉底中心一段距离，便于实现无渣出钢)出钢后，电炉加入废钢铁料61.34t(其中生铁6.81t)，配入石灰1500Kg造渣，兑入铁水23.4t。
b、供电，采用3支氧燃烧嘴，加速金属炉料熔化，每支烧嘴的功率为3.5MW，金属炉料熔化50～60％，再添加石灰2000Kg造渣。
c、钢水温度达到1500～1550℃时，吹氧10分钟，氧气压力1.2～1.4Mpa，供氧强度0.7～0.9m3/t.min(即每吨钢水每分钟供氧0.7～0.9m3，下同)，形成流动性良好的熔渣。
d、当钢水温度达到1560℃以上，强化供氧10分钟，氧气压力1.3～1.5Mpa，供氧强度0.9～1.1m3/t.min，同时不断流出大部分熔渣，在钢水温度1560～1600℃范围内，共排出70％的熔渣(余渣留给下一炉)；
e、出钢：当钢水温度达到1620～1660℃时，进行留钢留渣出钢操作(即出钢量总熔炼钢水量的85wt％，剩余钢水和熔渣与下一炉的金属炉料一起进行冶炼)，得到[P]0.002％的钢水。
总加入石灰3500Kg，每吨金属炉料石灰加入量为41kg，冶炼周期为57min。比70吨高阻抗超高功率电弧炉采用常规工艺少用石灰29kg，缩短冶炼周期10min。
实施例2采用本发明方法生产脱磷钢水
70吨高阻抗超高功率电弧炉采用本工艺术生产WB36CN1(核电管用钢)，其工艺步骤：
a、偏心底留钢留渣(偏心底留钢留渣是出钢口不在炉底中心部位，而是偏离炉底中心一段距离，便于实现无渣出钢)出钢后，电炉加入废钢铁料62.64t(其中生铁5t)，配入石灰1800Kg造渣，兑入铁水21t。
b、供电，采用3支氧燃烧嘴，加速金属炉料熔化，每支烧嘴的功率为3.5MW，金属炉料熔化50～60％，再添加石灰2000Kg造渣。
c、熔池温度达到1500～1550℃时，吹氧10分钟，氧气压力1.2～1.4Mpa，供氧强度0.7～0.9m3/t.min，形成流动性良好的熔渣。
d、当钢水温度达到1560℃以上，强化供氧10分钟，氧气压力1.3～1.5Mpa，供氧强度0.9～1.1m3/t.min，同时不断流出大部分熔渣，在钢水温度1560～1600℃范围内，共排出65％的熔渣(余渣留给下一炉)；
e、出钢：当钢水温度达到1620～1660℃时，进行留钢留渣出钢操作(即出钢量总熔炼钢水量的85wt％，剩余钢水和熔渣与下一炉的金属炉料一起进行冶炼)，得到[P]0.003％的钢水。
总加入石灰3500Kg，每吨金属炉料石灰加入量41kg，冶炼周期为55min。比70吨高阻抗超高功率电弧炉采用常规工艺少用石灰29kg，缩短冶炼周期12min。
实施例3采用本发明方法生产脱磷钢水
70吨高阻抗超高功率电弧炉采用本工艺术生产27CrMo(石油管用钢)，其工艺步骤：
a、偏心底留钢留渣(偏心底留钢留渣是出钢口不在炉底中心部位，而是偏离炉底中心一段距离，便于实现无渣出钢)出钢后，电炉加入废钢铁料65.17t(其中生铁7.68t)，配入石灰1500Kg造渣，兑入铁水19t。
b、供电，采用3支氧燃烧嘴，加速金属炉料熔化，每支烧嘴的功率为3.5MW，金属炉料熔化50～60％，再添加石灰1800Kg造渣。
c、熔池温度达到1500～1550℃时，吹氧10分钟，氧气压力1.2～1.4Mpa，供氧强度0.7～0.9m3/t.min，形成流动性良好的熔渣。
d、当钢水温度达到1560℃以上，强化供氧10分钟，氧气压力1.3～1.5Mpa，供氧强度0.9～1.1m3/t.min，同时不断流出大部分熔渣，在钢水温度1560～1600℃范围内，共排出70％的熔渣(余渣留给下一炉)；
e、出钢：当钢水温度达到1620～1660℃时，进行留钢留渣出钢操作(即出钢量总熔炼钢水量的85wt％，剩余钢水和熔渣与下一炉的金属炉料一起进行冶炼)，得到[P]0.002％的钢水。
总加入石灰3300Kg，每吨金属炉料石灰加入量39kg，冶炼周期为60min。比70吨高阻抗超高功率电弧炉采用常规工艺少用石灰31kg，缩短冶炼周期7min。
Claims (3)
1.电炉炼钢脱磷方法，其特征在于包括如下步骤：
a、配料：电炉中加入金属炉料，每吨金属炉料加入石灰17~24kg；其中，所述的金属炉料为废钢铁料或废钢铁料与铁水的混合物，所述的废钢铁料为废钢与生铁的混合料；
b、熔化：通电，使金属炉料熔化，当金属炉料熔化50～60％时，再次加入石灰，每吨金属炉料加入石灰21~24kg；
c、升温：继续通电加热，当钢水温度达到1500℃时，向熔池供氧直到钢水温度达到1560℃，供氧的氧气压力1.2～1.4MPa，供氧强度为每吨钢水每分钟供氧0.7～0.9m3；
d、排渣：当钢水温度达到1560℃时，调节供氧氧气压力为1.3～1.5MPa，供氧强度为每吨钢水每分钟供氧0.9～1.1m3，并在钢水温度1560～1600℃范围内，排出55~75wt%的熔渣；
e、出钢：当钢水温度达到1620～1660℃时，结束供氧，并进行留钢留渣出钢操作，得到[P]≤0.005%的钢水；其中，出钢量为总熔炼钢水量的80～85wt％，剩余钢水和熔渣与下一炉的金属炉料一起进行冶炼。
2.根据权利要求1所述的电炉炼钢脱磷方法，其特征在于：a步骤中所述的金属炉料为废钢铁料与铁水的混合物，废钢铁料中的生铁用量为金属炉料总重量的5～15wt％，铁水的兑入量为金属炉料总重量的20～30％。
3.根据权利要求1所述的电炉炼钢脱磷方法，其特征在于：a步骤所述的金属炉料为废钢铁料，废钢铁料中的生铁用量为金属炉料总重量的30～40wt％。
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